先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、可設(shè)計(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的裝備制造，是工業(yè)發(fā)達(dá)國家戰(zhàn)略必爭資源。保障和提升先進(jìn)復(fù)合材料的供給能力，突破大型復(fù)雜復(fù)合材料構(gòu)件的設(shè)計(jì)成形、加工裝配、檢測修復(fù)等精確制造技術(shù)，對(duì)支撐制造強(qiáng)國建設(shè)具有重要價(jià)值。
中國工程院單忠德院士研究團(tuán)隊(duì)在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2023年第1期發(fā)表《面向2035年復(fù)合材料構(gòu)件精確制造發(fā)展戰(zhàn)略研究》一文。文章總結(jié)了國內(nèi)外復(fù)合材料構(gòu)件精確制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，從高精密數(shù)控纏繞、復(fù)合材料自動(dòng)鋪放、復(fù)合材料預(yù)制體成形、纖維復(fù)合材料增材制造、高性能碳纖維生產(chǎn)等方面梳理了復(fù)合材料構(gòu)件精確制造的關(guān)鍵技術(shù)與裝備；結(jié)合基本態(tài)勢研判了制約復(fù)合材料制造技術(shù)水平提升的“卡脖子”環(huán)節(jié)，提出了我國復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù)與裝備的發(fā)展思路與分階段發(fā)展目標(biāo)。文章建議，組織建設(shè)國家級(jí)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，設(shè)立國家重大專項(xiàng)支持，加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，加強(qiáng)國際技術(shù)交流與合作，著力推動(dòng)重大科學(xué)創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)突破，為國家重大工程和裝備應(yīng)用提供高質(zhì)量科技支撐。
一、 前言
高端裝備是國家科技實(shí)力和競爭力的重要載體，其發(fā)展程度直接體現(xiàn)制造業(yè)的質(zhì)量水平。在航空航天、軌道交通、能源電力等高端裝備制造業(yè)中，為實(shí)現(xiàn)性能躍升與綠色發(fā)展，輕量化制造成為重要舉措，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量、提高結(jié)構(gòu)效率是主要形式。先進(jìn)復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、高比模量、良好可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)成為高端裝備“減重增效”的必然選擇，對(duì)高端裝備制造、新能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了積極推動(dòng)作用；復(fù)合材料的用量已是衡量制造業(yè)裝備先進(jìn)性的主要標(biāo)志之一。
先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)高端裝備輕量化、綠色化、智能化具有重要作用。例如，復(fù)合材料用于箭體整流罩、殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯和噴管等關(guān)鍵部件制造，提高了航天器的輕量化水平；大量采用碳纖維復(fù)合材料的國產(chǎn)地鐵車輛，綜合節(jié)能效率提高了15%以上；風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片成為體量最大的單一復(fù)合材料產(chǎn)品，高性能復(fù)合材料決定了葉片綜合性能。隨著復(fù)合材料在裝備應(yīng)用方面的拓展，世界復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，如2020年碳纖維復(fù)合材料的總需求達(dá)到1.069×105 t；今后10年復(fù)合材料市場仍處于擴(kuò)張期，復(fù)合年增長率將超過8%。近年來，我國復(fù)合材料行業(yè)需求量年增長率超過20%，預(yù)計(jì)2025年市場規(guī)模將超過3500億元。
得益于新一輪科技革命，復(fù)合材料技術(shù)不斷突破并與先進(jìn)制造技術(shù)加速融合，推動(dòng)復(fù)合材料制造技術(shù)成為搶占科技產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)。復(fù)合材料制造技術(shù)涉及多學(xué)科交叉、多技術(shù)融合，研究內(nèi)容涵蓋復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計(jì)理論及仿真，復(fù)合材料構(gòu)件成形、加工、裝配、檢測監(jiān)測以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)與修復(fù)。復(fù)合材料精確制造是保障復(fù)合材料構(gòu)件服役性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，亟需突破大型復(fù)合材料構(gòu)件的設(shè)計(jì)成形、加工裝配、檢測修復(fù)等技術(shù)。工業(yè)發(fā)達(dá)國家建立了聚合物和復(fù)合工程中心、復(fù)合材料制造技術(shù)中心、國家復(fù)合材料中心等國家級(jí)研究機(jī)構(gòu)，將碳纖維復(fù)合材料發(fā)展納入國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃。在我國，“制造強(qiáng)國”等發(fā)展規(guī)劃均將先進(jìn)復(fù)合材料列為重點(diǎn)方向，以積極參與世界復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的競爭與合作。
中國工程院咨詢項(xiàng)目“面向2035的復(fù)合材料構(gòu)件精確制造發(fā)展戰(zhàn)略研究”，開展復(fù)合材料制造行業(yè)宏觀分析和頂層設(shè)計(jì)以推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。本文作為相關(guān)咨詢項(xiàng)目研究成果的學(xué)術(shù)性展示，旨在分析復(fù)合材料精確制造技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，梳理關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究進(jìn)展，提出領(lǐng)域發(fā)展思路、目標(biāo)及針對(duì)性的舉措建議，以期為復(fù)合材料制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)研究提供基礎(chǔ)參考。
二、 復(fù)合材料構(gòu)件精確制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
（一） 復(fù)合材料構(gòu)件趨于大型化、集成化、整體化
隨著大型民機(jī)、重型運(yùn)載火箭等裝備技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料構(gòu)件呈現(xiàn)出大型化、集成化、整體化的應(yīng)用趨勢。大型化是復(fù)合材料構(gòu)件發(fā)展的直觀表現(xiàn)，也是主要趨勢之一，如主體由輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料制成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長度超過了100 m，復(fù)合材料制造的重型運(yùn)載火箭推進(jìn)劑貯箱的直徑達(dá)到10 m。
集成化、整體化的復(fù)合材料構(gòu)件是航空航天運(yùn)載器總體性能提升的重要支撐。一次性地制造出大型、復(fù)雜、含多個(gè)零部件的整體制件（如帶梁、肋、壁板的復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體成形）是技術(shù)發(fā)展方向，可減少緊固件數(shù)量、降低裝配難度、優(yōu)化材料消耗、減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，最終表現(xiàn)為制造成本降低與承載能力提升。例如，第四代戰(zhàn)斗機(jī)通過結(jié)構(gòu)整體性優(yōu)化，將約600個(gè)復(fù)合材料零部件減少為約200個(gè)、約135 000個(gè)緊固件減少為約600個(gè)；雙通道民機(jī)的機(jī)身段采用了復(fù)合材料整體化制造方案，替代的金屬機(jī)身有約1500個(gè)鋁合金件、40 000個(gè)鉚釘?shù)染o固件。
（二） 復(fù)合材料制造裝備趨于自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化
航空航天高端裝備的快速發(fā)展對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件制造提出了更高要求，具有自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化特征的復(fù)合材料成形裝備才能適應(yīng)這一趨勢。當(dāng)前，受限于復(fù)合材料制造技術(shù)水平，復(fù)合材料成形過程中人工干預(yù)多，復(fù)雜形狀構(gòu)件的自動(dòng)化制造較難實(shí)現(xiàn)。以熱壓罐成形技術(shù)為例，制造過程仍以手工、半機(jī)械化為主，周期長、效率低、精度不高，制約了行業(yè)發(fā)展水平。為實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料構(gòu)件的精確制造，需要發(fā)展針對(duì)復(fù)合材料復(fù)雜構(gòu)件的數(shù)字化成形控制系統(tǒng)，研發(fā)集成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) / 計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）的大型數(shù)字化成形裝備，涵蓋成形設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、參數(shù)調(diào)控、現(xiàn)場監(jiān)測等功能，據(jù)此解決生產(chǎn)過程用工密集、制造效率不高的問題。
目前，自動(dòng)鋪絲 / 自動(dòng)鋪帶技術(shù)已實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，預(yù)浸料層片裁剪、激光輔助定位鋪層等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化，在提高預(yù)浸料裁剪、鋪貼精度的同時(shí)，實(shí)質(zhì)性提高了復(fù)合材料構(gòu)件的制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量；相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用到多種航空航天飛行器的結(jié)構(gòu)方案，如空間載荷適配器、整流罩、推進(jìn)劑貯箱，機(jī)翼、尾翼、垂尾、進(jìn)氣道、中央翼盒等。面對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件自調(diào)節(jié)、自適應(yīng)、自修復(fù)的新型應(yīng)用需求，智能化在線監(jiān)控技術(shù)在復(fù)合材料成形裝備上展現(xiàn)了良好應(yīng)用前景；通過采集和傳輸信號(hào)，實(shí)時(shí)掌握成形進(jìn)程以及各種性能參數(shù)的變化過程，從而實(shí)現(xiàn)工藝質(zhì)量的閉環(huán)反饋與在線調(diào)控。
（三） 復(fù)合材料制造技術(shù)趨于結(jié)構(gòu)功能一體化、可定制化
單一材料的均質(zhì)結(jié)構(gòu)已無法滿足飛行器防熱 ? 承載一體化、艦船抗爆 ? 隱身 ? 承載一體化等復(fù)合型功能應(yīng)用需求。依托復(fù)合材料固有特征發(fā)展的制造技術(shù)朝著結(jié)構(gòu)功能一體化、可定制化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料發(fā)展迅速。例如，結(jié)構(gòu)吸波與透波復(fù)合材料在軍用與民用裝備領(lǐng)域得到大量應(yīng)用；以高強(qiáng)玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為代表的結(jié)構(gòu)裝甲復(fù)合材料兼具抗彈防護(hù)、結(jié)構(gòu)承載、雷達(dá)吸波功能，已用于專用車輛的艙門和艙蓋結(jié)構(gòu)、動(dòng)力艙頂蓋和外露部件；定制化的蜂窩增強(qiáng)低密度樹脂基防熱復(fù)合材料研制成功并在載人返回艙上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
著眼未來應(yīng)用需求，加強(qiáng)多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能一體化成形技術(shù)與裝備研究，解決成形過程中形性精確成形調(diào)控、性能與材料成形工藝一體化設(shè)計(jì)、多參數(shù) / 多界面熱力耦合等關(guān)鍵問題；重點(diǎn)攻關(guān)多功能集成的復(fù)合材料構(gòu)件一體化設(shè)計(jì)制造、組織性能精確調(diào)控、柔性生產(chǎn)在線質(zhì)量檢測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高層次的復(fù)合材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)功能一體化、定制化成形制造，保障重點(diǎn)工程和重大裝備的發(fā)展需求。
三、 復(fù)合材料構(gòu)件精確制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備
（一） 高精密數(shù)控纏繞技術(shù)與裝備
復(fù)合材料纏繞技術(shù)指將預(yù)浸帶、干纖維逐層纏繞在模具表面從而成形回轉(zhuǎn)復(fù)合材料殼體的工藝，具有成形效率高、綜合成本低、質(zhì)量一致性好等特點(diǎn)，是制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、推進(jìn)劑貯箱等關(guān)鍵裝備結(jié)構(gòu)的主要成形手段。美國Entec公司、德國BSD公司、美國哈珀國際公司等優(yōu)勢企業(yè)生產(chǎn)的多主軸、多運(yùn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)的纏繞成形設(shè)備，通過電子張力計(jì)等傳感器對(duì)成形參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制來提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。目前，相關(guān)企業(yè)已研發(fā)出十一軸的大型精密數(shù)控纏繞設(shè)備，集成了CAD/CAM、有限元分析軟件，具有設(shè)計(jì) ? 制造一體化能力。
南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)了大型四軸、六軸精密數(shù)控纏繞設(shè)備，但在工程應(yīng)用方面尚未實(shí)現(xiàn)自主保障，綜合水平與國外產(chǎn)品差距較大。集成CAD/CAM軟件的高精密數(shù)控纏繞設(shè)備開發(fā)，對(duì)于突破國外技術(shù)封鎖、實(shí)現(xiàn)纖維復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)量纏繞具有重要意義。
（二） 復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)及裝備
復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)是生產(chǎn)大型復(fù)合材料構(gòu)件的主要技術(shù)之一，集數(shù)控機(jī)床技術(shù)、CAD軟件技術(shù)于一體，具有高的精度、效率和材料利用率。復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)應(yīng)用對(duì)象以大型飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、尾椎等構(gòu)件制造為代表。以美國Ingersoll公司、西班牙M Torres公司、法國Forest-Line公司為代表的大型數(shù)控設(shè)備制造商進(jìn)入了自動(dòng)鋪放裝備制造領(lǐng)域，開發(fā)了雙向鋪絲、柔性壓輥、超聲固結(jié)等新工藝與裝備，可實(shí)現(xiàn)多帶鋪放、多頭同步鋪放、高效鋪放與同步切割等功能。Viper 6000鋪絲設(shè)備的最大絲束數(shù)為32根，最大成形直徑為8 m。
南京航空航天大學(xué)、航空工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國航發(fā)北京航空材料研究院等機(jī)構(gòu)開展了自動(dòng)鋪放工藝與裝備研究；然而因技術(shù)集成難度大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相關(guān)裝備的工程應(yīng)用水平仍有差距。開發(fā)多鋪放頭鋪放、機(jī)器人鋪放、大型 / 超大型纖維自動(dòng)鋪放等設(shè)備，對(duì)于突破國外技術(shù)封鎖，滿足大型飛機(jī)、重型運(yùn)載火箭研制需求具有重要意義。
（三） 復(fù)合材料預(yù)制體成形技術(shù)及裝備
復(fù)合材料預(yù)制體指通過織造工藝鋪設(shè)纖維形成的三維結(jié)構(gòu)骨架?；陬A(yù)制體增強(qiáng)的復(fù)合材料構(gòu)件在層間性能、抗沖擊性能、抗剪切性能等方面具有優(yōu)勢，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片、高速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)、飛機(jī)剎車片等關(guān)鍵構(gòu)件上獲得了廣泛應(yīng)用。工業(yè)發(fā)達(dá)國家在復(fù)合材料預(yù)制體成形技術(shù)方向研究起步較早，工藝和裝備的自動(dòng)化、數(shù)字化水平較高。美國3TEX公司、德國Herzog公司、日本京都工藝?yán)w維大學(xué)開發(fā)的先進(jìn)三維編織機(jī)，車速高于600轉(zhuǎn)/min，入緯率大于1300 m/min，制備的織物尺寸最大為2.15 m×1.5 mm，纖維體積分?jǐn)?shù)為35%~45%。
國內(nèi)預(yù)制體設(shè)計(jì)尚處于“設(shè)計(jì) ? 試驗(yàn) ? 改進(jìn)”循環(huán)的初始階段，預(yù)制體制造過程主要依靠手工或機(jī)械工具輔助的半自動(dòng)化生產(chǎn)。中國機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司、天津工業(yè)大學(xué)、南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司等機(jī)構(gòu)開展了相關(guān)研究工作，基于柔性導(dǎo)向技術(shù)的三維織造設(shè)備最大成形尺寸為1.5 m。發(fā)展高精度復(fù)合材料預(yù)制體自動(dòng)化成形技術(shù)與裝備，突破數(shù)字化結(jié)構(gòu)建模與高效成形、復(fù)材構(gòu)件形性匹配與精確調(diào)控、數(shù)字化成形裝備與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)保障高端裝備制造和重大工程建設(shè)需求具有重要意義。
（四） 纖維復(fù)合材料增材制造技術(shù)及裝備
增材制造作為顛覆性成形技術(shù)，原材料利用率高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造可實(shí)現(xiàn)一體化，數(shù)字化、智能化特征突出，尤其適用于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精密復(fù)合材料構(gòu)件制造。2021年，國際市場規(guī)模為152億美元，其中美國（占比為34.4%）、中國（占比為10.8%）占據(jù)重要份額。美國Markforged公司、Arevo Labs公司、Stratasys公司分別開發(fā)了桌面級(jí)打印設(shè)備、以機(jī)器人為基礎(chǔ)的碳纖維工業(yè)級(jí)打印設(shè)備、復(fù)合材料增材制造設(shè)備（實(shí)現(xiàn)了7.62 m尺寸的船體結(jié)構(gòu)打印）。
中國機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司、西安交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等機(jī)構(gòu)開展了多尺度纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造工藝與裝備研究。國產(chǎn)裝備與世界先進(jìn)水平的整體差距較小，但分層切片、路徑規(guī)劃等功能實(shí)現(xiàn)依賴國際開源軟件。開展大尺寸、變曲率、變截面的多材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的增材制造成形技術(shù)研究，突破多材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多工藝參數(shù)耦合調(diào)控、界面強(qiáng)度優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展大型、超大型復(fù)合材料構(gòu)件的增材制造裝備，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件控制與仿真平臺(tái)，對(duì)實(shí)現(xiàn)高端裝備復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的快速制造具有重要意義。
（五） 高性能碳纖維生產(chǎn)技術(shù)及裝備
碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，是典型的軍民兩用產(chǎn)品。國際碳纖維市場由日本、美國企業(yè)主導(dǎo)：在小絲束碳纖維市場，日本東麗、東邦、三菱等品牌約占世界總產(chǎn)量的49%；在大絲束碳纖維市場，美國赫氏等品牌約占世界總量的58%。尤其是日本東麗株式會(huì)社，作為世界高性能碳纖維技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化的龍頭企業(yè)，在諸多創(chuàng)新應(yīng)用方面保持了領(lǐng)先地位。
國內(nèi)在高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化制備與部分原材料、制造裝備技術(shù)研發(fā)等方向仍處于起步或攻堅(jiān)階段。相關(guān)企業(yè)受制于產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、部分原材料和制造裝備依賴進(jìn)口，T700級(jí)、T800級(jí)、M40級(jí)碳纖維的生產(chǎn)成本普遍高于國際市場40%以上，產(chǎn)業(yè)提升空間較大。提升原材料、輔材的自主保障水平，特別是高品質(zhì)碳纖維原絲、油劑、上漿劑、樹脂等，制定適應(yīng)市場需求、反映國產(chǎn)碳纖維特點(diǎn)的自主標(biāo)準(zhǔn)體系；加強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料回收再利用技術(shù)研發(fā)，逐步提高復(fù)合材料回收利用率。
四、我國復(fù)合材料構(gòu)件精確制造發(fā)展思路和目標(biāo)
（一） 發(fā)展思路
復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，市場競爭較為激烈，工業(yè)發(fā)達(dá)國家在復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備領(lǐng)域占據(jù)著領(lǐng)先地位。國產(chǎn)復(fù)合材料制造技術(shù)的成熟度、工藝多樣性均有不足，制品合格率、質(zhì)量一致性亟待提升，而高端復(fù)合材料制造裝備依賴進(jìn)口的格局并未打破。近年來，涉及航空航天、國防軍工應(yīng)用的復(fù)合材料制造裝備國際貿(mào)易控制加嚴(yán)，導(dǎo)致國內(nèi)復(fù)合材料產(chǎn)品的國際市場供應(yīng)難度進(jìn)一步增加。為克服高端復(fù)合材料制造行業(yè)潛在的“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)，需全面加強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件精確制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)、自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展（見圖1）。
圖1 面向2035年的復(fù)合材料構(gòu)件精確制造技術(shù)發(fā)展要素
按照國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)總體部署，追求“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用牽引、基礎(chǔ)提升、融合發(fā)展”，面向關(guān)鍵領(lǐng)域、重大工程以及市場化的應(yīng)用需求，在高精密數(shù)控纏繞、自動(dòng)鋪放、預(yù)制體成形、增材制造、碳纖維生產(chǎn)等核心技術(shù)方向?qū)で笸黄?；同時(shí)筑牢基礎(chǔ)研究能力，加速推動(dòng)復(fù)合材料制造技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。為建立覆蓋基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)、裝備研制、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的復(fù)合材料制造全鏈條發(fā)展體系，可重點(diǎn)開展：
① 組織建設(shè)先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室及制造業(yè)創(chuàng)新中心，論證設(shè)立先進(jìn)復(fù)合材料精確制造技術(shù)國家級(jí)重大項(xiàng)目，以創(chuàng)新機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵資源保障快速突破；
② 加強(qiáng)復(fù)合材料制造相關(guān)的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，繼續(xù)保持國際間的技術(shù)交流和產(chǎn)業(yè)合作，確立產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的良好基礎(chǔ)和環(huán)境；
③ 瞄準(zhǔn)國防科技前沿問題、關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備研制生產(chǎn)中的“卡脖子”環(huán)節(jié)，培育一批復(fù)合材料制造重點(diǎn)科研項(xiàng)目，帶動(dòng)科學(xué)創(chuàng)新和技術(shù)突破，為高效轉(zhuǎn)化研究成果提供便捷渠道。
（二） 2035年發(fā)展目標(biāo)
面向高端裝備的復(fù)雜使役條件、苛刻質(zhì)量約束，復(fù)合材料構(gòu)件的大型化、整體化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展趨勢，高性能、高精度、高效率、低成本的復(fù)雜構(gòu)件一體化成形制造技術(shù)與裝備成為主攻方向。盡管在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)等渠道的支持下，復(fù)合材料精確制造技術(shù)水平穩(wěn)步提升，六軸數(shù)控纏繞、柔性導(dǎo)向三維織造等關(guān)鍵核心技術(shù)與裝備獲得工程應(yīng)用，但面向國防科技現(xiàn)代化、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展需求，先進(jìn)復(fù)合材料的成形加工、裝配檢測等高端裝備仍需創(chuàng)新突破。完善復(fù)合材料行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈布局，實(shí)現(xiàn)完全自主可控；提升復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計(jì)理論與仿真軟件、纖維復(fù)合材料增材制造、高性能碳纖維生產(chǎn)等核心技術(shù)水平；掌握大尺寸預(yù)制體數(shù)字化成形技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料大型喉襯（直徑≥1000 mm）、擴(kuò)張段（直徑≥2000 mm）等標(biāo)志性產(chǎn)品制造。
到2025年，對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備，在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面取得原創(chuàng)性突破，基本實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料成形、加工、裝配、檢測等關(guān)鍵核心技術(shù)與裝備的自主可控，培育一批復(fù)合材料精確制造領(lǐng)域的“專精特新”企業(yè)。
到2030年，建成高校、科研院所、企業(yè)深度融合的復(fù)合材料構(gòu)件精確制造研發(fā)體系，自主開發(fā)的高性能纖維、高質(zhì)量復(fù)合材料構(gòu)件可滿足航空航天、國防軍工、軌道交通等領(lǐng)域的高端裝備制造需求，培育多家復(fù)合材料制造領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。
到2035年，自主研發(fā)的高端復(fù)合材料精確制造技術(shù)與裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平，自主創(chuàng)新研發(fā)體系進(jìn)入世界前列，形成產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)完整、具有國際市場競爭力的復(fù)合材料制造產(chǎn)業(yè)集群。
五、 我國復(fù)合材料構(gòu)件精確制造發(fā)展建議
（一） 建設(shè)先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國家級(jí)創(chuàng)新研發(fā)機(jī)構(gòu)
建議布局先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室。凝練重大戰(zhàn)略需求，開展仿生復(fù)合材料、超材料 / 結(jié)構(gòu)等前瞻性基礎(chǔ)研究與技術(shù)探索，促進(jìn)復(fù)合材料學(xué)科發(fā)展。圍繞復(fù)合材料的制造工藝原理、制造過程控制、固化機(jī)理、缺陷形成機(jī)理等相關(guān)基礎(chǔ)理論展開研究，提出重大科學(xué)技術(shù)問題，承擔(dān)復(fù)合材料領(lǐng)域國家科技項(xiàng)目的組織實(shí)施。把握復(fù)合材料的材料結(jié)構(gòu)一體化、結(jié)構(gòu)功能一體化、設(shè)計(jì)制造一體化、檢測預(yù)測一體化發(fā)展趨勢，開展戰(zhàn)略技術(shù)、前沿技術(shù)、關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)。梳理復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展共性需求，發(fā)揮行業(yè)性輻射帶動(dòng)作用，推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化與拓展應(yīng)用。
建議組織建設(shè)先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國家技術(shù)創(chuàng)新中心、國家制造業(yè)創(chuàng)新中心。針對(duì)復(fù)合材料領(lǐng)域前沿技術(shù)集成攻關(guān)和工程轉(zhuǎn)化需求，快速形成核心技術(shù)體系和重大產(chǎn)品裝備。建設(shè)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備創(chuàng)新中心、工程實(shí)驗(yàn)室，開展復(fù)合材料預(yù)制體編織、復(fù)合材料增材制造、復(fù)合材料構(gòu)件鋪放 / 纏繞成形等核心技術(shù)攻關(guān)以及關(guān)鍵工藝試驗(yàn)研究，重大裝備樣機(jī)及其關(guān)鍵部件研制，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)開發(fā)。建成高校、科研院所、企業(yè)深度融合的創(chuàng)新研發(fā)體系，培育梯隊(duì)結(jié)構(gòu)合理、行業(yè)水平領(lǐng)先的復(fù)合材料技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研”長效合作機(jī)制，形成應(yīng)用研究成果向工程技術(shù)轉(zhuǎn)化的有效渠道，增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)創(chuàng)新能力的平臺(tái)支撐作用。
（二） 復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備列入國際合作重點(diǎn)領(lǐng)域與項(xiàng)目指南
建議組織建設(shè)復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)復(fù)合材料制造技術(shù)國際前沿或重大背景科研任務(wù)，持續(xù)產(chǎn)出具有科學(xué)和技術(shù)價(jià)值、體現(xiàn)原始創(chuàng)新的學(xué)術(shù)成果。吸引并匯聚國際創(chuàng)新力量和資源，在先進(jìn)纖維復(fù)合材料多材料構(gòu)件數(shù)字化制造、可調(diào)控超材料、生物組織與器官替代材料等前沿技術(shù)方向開展探索。發(fā)揮國際科技合作對(duì)人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用，培育引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展、具有國際視野的學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人才。推動(dòng)纖維復(fù)合材料增材制造、復(fù)合材料預(yù)制體數(shù)字化編織等技術(shù)方向的快速突破，提升復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備的國際競爭力。
建議發(fā)布復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備方面的國際合作及交流重點(diǎn)項(xiàng)目指南，積極利用世界科技資源，推動(dòng)復(fù)合材料制造領(lǐng)域的戰(zhàn)略型對(duì)外合作。提煉高精度、高效率、低成本的復(fù)合材料構(gòu)件制造需求，支持我國科研人員參與國際大型科學(xué)研究計(jì)劃，利用國際大型科學(xué)設(shè)施開展復(fù)合材料制造技術(shù)的國際合作研究。吸引國際高水平研究人員參與先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件制造過程中的多機(jī)器人協(xié)同控制、工藝參數(shù)人工智能算法生成、機(jī)器視覺質(zhì)量檢測等前沿和創(chuàng)新研究，逐步由單一項(xiàng)目合作拓展至“項(xiàng)目 ? 人才 ? 基地”合作方式。
（三） 設(shè)立復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)或重點(diǎn)支持方向
面向科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向重大需求，突出航空航天、軌道交通、汽車工業(yè)等重要領(lǐng)域，梳理復(fù)合材料“卡脖子”技術(shù)清單，開展復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、前瞻性重大科學(xué)問題，重大共性關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，實(shí)施跨部門、跨行業(yè)、跨區(qū)域的研發(fā)布局與協(xié)同創(chuàng)新。通過國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)等重點(diǎn)項(xiàng)目支持，培育一系列復(fù)合材料制造技術(shù)方向的核心專利，提高全行業(yè)尤其是重點(diǎn)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
著力突破復(fù)合材料三維編織、復(fù)合材料增材制造、復(fù)合材料無損加工等關(guān)鍵核心技術(shù)，盡快研制大型構(gòu)件均勻化快速灌注、低頻振動(dòng)制孔、低損傷編織、大尺寸增材制造、自動(dòng)化填隙、高精度損傷檢測與成像等數(shù)字化制造裝備。通過復(fù)合材料構(gòu)件數(shù)字化制造裝備的規(guī)?；瘧?yīng)用，解決批量、快速、柔性、低成本等行業(yè)瓶頸難題，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)、重點(diǎn)裝備發(fā)展提供持續(xù)性支撐。聚焦提升復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的國際市場競爭力，驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，保障關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。
（四） 復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備列入重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目和重點(diǎn)支持方向
建議發(fā)布復(fù)合材料制造技術(shù)重大研究計(jì)劃基金項(xiàng)目指南，瞄準(zhǔn)科學(xué)前沿，激勵(lì)科學(xué)突破，提高原始創(chuàng)新能力。加強(qiáng)復(fù)合材料原創(chuàng)研究導(dǎo)向的機(jī)制設(shè)計(jì)和資助安排，鼓勵(lì)創(chuàng)制儲(chǔ)氫、超導(dǎo)、可變構(gòu)相關(guān)的新概念、新構(gòu)思、新方法、新工具，搶占科學(xué)制高點(diǎn)，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。建議復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備列入重大研究計(jì)劃支持方向，構(gòu)建大尺寸復(fù)合材料構(gòu)件跨尺度設(shè)計(jì)理論體系，突破材料 ? 構(gòu)件 ? 功能協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，探明多目標(biāo)、多參數(shù)建模方法以及形性精確調(diào)控機(jī)制，揭示復(fù)合材料構(gòu)件宏微觀結(jié)構(gòu)變形演化規(guī)律與失效機(jī)理。
建議設(shè)立復(fù)合材料制造技術(shù)與裝備聯(lián)合基金，引導(dǎo)并聚合社會(huì)資源，充分支持復(fù)合材料基礎(chǔ)研究。以“政產(chǎn)學(xué)研用”合作方式，協(xié)調(diào)并推動(dòng)復(fù)合材料制造技術(shù)方向的科研資源與智力投入。構(gòu)建復(fù)合材料精確制造基礎(chǔ)研究發(fā)展體系和創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才，提升復(fù)合材料基礎(chǔ)研究的原始創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展水平。
（五） 加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，扶持復(fù)合材料企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
發(fā)揮制度優(yōu)勢，加強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的政策引導(dǎo)。鼓勵(lì)復(fù)合材料制造技術(shù)方向的資本投入，合理增加基礎(chǔ)科學(xué)、產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)、“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)的公共研發(fā)投入，支持龍頭企業(yè)加大研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)品尤其是高端產(chǎn)品的自主保障。提升高性能復(fù)合材料的自主保障能力，填補(bǔ)高端品種空白，滿足國防裝備研制需求。凝聚機(jī)械、軟件、電子、自動(dòng)化等學(xué)科的優(yōu)勢研究力量，合力解決高端復(fù)合材料制造裝備的瓶頸難題，形成大尺寸、超大尺寸復(fù)合材料構(gòu)件成形裝備；建立具有國際先進(jìn)水平的全天候復(fù)合材料構(gòu)件成形和加工生產(chǎn)線，促進(jìn)“技術(shù) ? 裝備 ? 應(yīng)用”三位一體發(fā)展。
發(fā)揮市場在資源配置中的重要作用，扶持并激勵(lì)復(fù)合材料企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。盡快完善高性能復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施水平，推動(dòng)國產(chǎn)復(fù)合材料在重點(diǎn)行業(yè)與領(lǐng)域的高水平應(yīng)用。積極扶持產(chǎn)業(yè)鏈上的中小企業(yè)，規(guī)范市場監(jiān)督與競爭機(jī)制，為創(chuàng)新型中小企業(yè)提供良好的發(fā)展環(huán)境，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力。建立社會(huì)化的復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)服務(wù)平臺(tái)，健全知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和監(jiān)督機(jī)制，為相關(guān)企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)提供高水平的社會(huì)化科技服務(wù)。
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